1. 原理介绍

栅栏密码按照排列的顺序将明文(去掉空格)写入 m 行 n 列的数组,按照行的顺序将字符重新组合得到密文,这种方法称为 m 栏栅栏密码。比较常见的是 2 栏栅栏密码。一般来说,是给定 m,然后通过加密文本的长度确定 n。以文本 ILoveYou,YouLoveMe,行数 m=4 为例:

1.1 加密

(1) 首先将文本按如下方式排列,按列将文本排列成 m 行的栅栏

(2) 将文本按行取出,得到密文 Ie,LMLYYoeooovvuue

事实上,加密过程就是把明文按 m 个分组,先取每组第 1 个,再取每组第 2 个,空缺的部分跳过,直至全部取完为止

1.2 解密

(1) 首先通过密文的长度 len = 18 和栅栏的栏数 m = 4 确定栅栏的列数 n;
计算 len / m 得到商 q 和余数 r,如果余数 r = 0,那么 n = q;否则 n = q + 1;
此处 n = 5

(2) 将密文按行排列,重新生成 m 行 n 列的数组

(3) 将上述数组由上至下,由左至右读取,恢复明文 ILoveYou,YouLoveMe

事实上,解密过程就是先计算出 n 和 r 后,将密文分成 m 组,前 m - r 组按 n 为单位分组,后 r 组按 n - 1 为单位分组,按照类似加密的方式执行,还原出明文

(1) 计算出 n = 5,r = 2,mid = (m - r) · n = 10, Len = 18

(2) 前 mid 个密文以 5 为单位分组,后 Len - mid = 8 个密文以 n - 1 = 4 为单位分组,得到

(3) 按照加密的方式读取分组,得到明文

2. 具体实现(python)

2.1 加密

def encrypt(plaintext: str, m: int):    """    :param plaintext: 明文    :param m: 栏数    :return: 密文    """    ciphertext, length = [], len(plaintext)    for i in range(m):  # 取出每个分组第 i 个元素        for j in range(i, length, m):            ciphertext.append(plaintext[j])    return ''.join(ciphertext)

2.2 解密

def decrypt(ciphertext: str, m: int):    """    :param ciphertext: 密文    :param m: 栏数    :return: 明文    """    plaintext, length = [], len(ciphertext)    q, r = pmod(length, m)    n = (q + 1) if r else q  # 计算 n    mid = n * (m - r)    for i in range(n - 1):        # 前 m-r 个分组        for j in range(i, mid, n):            plaintext.append(ciphertext[j])        # 后 r 个分组        for j in range(mid + i, length, n - 1):            plaintext.append(ciphertext[j])    # 前 m-r 个分组最后一个元素    for j in range(n - 1, mid, n):        plaintext.append(ciphertext[j])    return ''.join(plaintext)

3. 其它

栅栏密码除了上述的方式,还有一种为 W型栅栏,此处不作介绍

参考资料:《密码学实验教程》